DE3235197C2

DE3235197C2 -

Info

Publication number: DE3235197C2
Application number: DE3235197A
Authority: DE
Inventors: Martti Espoo Fi Sairanen; Matti Helsinki Fi Virta
Original assignee: OSAKEYHTIOE HELVAR HELSINKI FI
Current assignee: OSAKEYHTIOE HELVAR HELSINKI FI
Priority date: 1981-10-21
Filing date: 1982-09-23
Publication date: 1993-01-14
Also published as: US4492897A; DE3235197A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Steuerung des Stromes einer Entladungslampe, bei der die Entladungslampe an den Ausgang eines Wechselrich ters angeschlossen ist, der über einen Gleichrichter und eine Phasenanschnittsteuerung mit einem Wechselstrom netz verbindbar ist, und bei der ein Schaltungsteil vor gesehen ist, das den Betrieb des Wechselrichters an der von der Phasenanschnittsteuerung gelieferten Spannung ermöglicht.

Aus der GB 20 62 377 A ist eine Schaltungsanordnung zur Steuerung des Stromes einer Entladungslampe bekannt, bei der neben einer Phasenanschnittsteuerung zur Einstel lung des vom Stromnetz zugeführten Stromes als Strom begrenzer eine elektronische Vorschalteinrichtung vorge sehen ist. Die Vorschalteinrichtung ist zwischen die Phasenanschnittsteuerung und die Lampe geschaltet. In der elektronischen Vorschalteinrichtung ist einem Gleichrichter ein Hochfrequenzoszillator nachgeschal tet, der zwei Transistoren und eine zwischen die Transi storen geschalteten Transformator enthält. Vorgesehen ist darüber hinaus ein Schaltungsteil zur Verarbeitung der von der Phasenanschnittsteuerung gelieferten Span nung mit abgekappter Wellenform. Dieses Schaltungsteil benötigt aber dafür einen weiteren Transformator und einen weiteren Gleichrichter, der mit weiteren Bauele menten verschaltet ist.

Weiterhin ist eine Schaltungsanordnung zur Steuerung des Stromes einer Entladungslampe bekannt, bei der mittels Transistoren ein Hochfrequenzoszillator ausge bildet ist, durch den der Lampe ein Hochfrequenzstrom zugeführt wird. In Verbindung mit einer solchen bekann ten elektronischen Ballast-Vorrichtung wurde bereits vorgeschlagen, die Lampen-Lichtstärke zur Steuerung der Arbeitsweise der Transistor-Schalter des Oszillators zu regeln. Für die Realisierung einer solchen Regelung ist jedoch eine Spezialverdrahtung oder eine spezielle Fernsteuerung erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorste hend genannten Nachteile bei einer Schaltungsanordnung zur Steuerung des Stromes einer Entladungslampe der ein gangs genannten Art zu beseitigen und eine Schaltungs anordnung zur Steuerung des Stromes einer Endladungs lampe zu schaffen, dessen Schaltungsteil, das den Be trieb des Wechselrichters an der von der Phasenan schnittsteuerung gelieferten Spannung ermöglicht, einen einfacheren Aufbau aufweist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das genannte Schaltungsteil ein zwischen der Phasenan schnittsteuerung und dem Gleichrichter angeordnetes Filter, bestehend aus einer mit der Phasenanschnitt steuerung in Reihe geschalteten Drosselspule und einem zum Gleichrichtereingang parallel geschalteten Konden sator, und einen weiteren, zum Gleichrichterausgang parallel geschalteten Kondensator aufweist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist dem Konden sator des Filters ein Leistungsbauelement zugeschaltet, das den Kondensator dann aus dem Stromkreis her ausschaltet, wenn der Ausgangsstrom des Wechselrichters unter eine bestimmte Größe abfällt oder die Spannung über den am Gleichrichterausgang angeordneten Konden sator eine Sollgröße übersteigt.

Dabei kann das Leistungsbauelement ein elektronischer Schalter sein, der mit dem Kondensator des Filters in Reihe liegt.

Der elektronische Schalter ist dabei insbesondere ein Triac, das mittels eines den Ausgangsstrom des Wechsel richters abgreifenden Transformators ansteuerbar ist.

Vorteilhaft ist es, wenn mit dem Kondensator des Fil ters ein PTC-Widerstand in Reihe geschaltet ist, dessen Widerstandswert steil ansteigt, wenn der über den Kon densator des Filters abfließende Strom eine vorbestimm te Größe übersteigt.

Das Leistungsbauelement kann auch ein dem Konden sator des Filters parallel geschalteter Varistor sein.

Vorteilhaft ist es, wenn der Wechselrichter ein Halb brücken-Wechselrichter ist und wenn den in Reihe ge schalteten Transistoren des Wechselrichters jeweils eine Diode nachgeordnet und jeweils eine weitere Diode parallelgeschaltet ist.

Mit der Erfindung werden u. a. die folgenden Vorteile mit einfacheren Mitteln erreicht:

1. Sowohl dicke als auch dünne Leuchtstoffröhren können in einem Bereich von etwa 5-100% der Lichtinten sität gesteuert werden.
2. Sowohl dicke als auch dünne Leuchtstoffröhren lassen sich im gesamten Steuerbereich zünden; dieser Vor teil ist von wesentlicher Bedeutung dann, wenn das Umgebungslicht zur Regelung des Lichtstärkepegels der Lampen herangezogen wird (sog. Konstantlichtbe trieb).
3. Das Steuerungssystem ist für die üblicherweise ange wandte Phasenwinkelregelung bei einem Zweileiter system einsetzbar. Dies bedeutet, daß die getrennte Spannungsspeiseleitung für den Heizertransformator, die bei der üblichen Phasenwinkelregelung benötigt wird, nicht erforderlich ist.
4. Das Steuerungssystem kann in vorhandene Netz-Anla gen, bei denen keine Steuerung vorhanden ist, einge baut werden, ohne daß die Zahl der verlegten Leitun gen vergrößert werden muß.
5. Im Vergleich zum herkömmlichen Steuerungs-/Drossel spulensystem beträgt die Steuerleistung etwa das 2,4-fache.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Steuerung einer Entladungslampe;

Fig. 2 ein Schaltbild der bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 vorgesehenen elektronischen Vor schalteinrichtung;

Fig. 3 ein Schaltbild zur Verdeutlichung des Schal tungsprinzips gemäß Erfindung und

Fig. 4 eine grafische Darstellung der Wellenform der Netzspannung nach Einstellung des Phasenwinkel reglers auf eine vorgegebene Größe.

Zur Steuerung der Lichtintensität einer Lampe, speziell einer Leuchtstofflampe, umfaßt die Schaltungsanordnung eine herkömmliche Phasenanschnittsteuerung 1, die in einen Zimmerschalter eingebaut sein kann. Zur Steuerung der Intensität schneidet die Phasenanschnittsteuerung einen Teil der Speisespannung an der Vorder- oder der Hinterflanke der Sinuswelle ab (vgl. Fig. 4). Phasen anschnittsteuerungen dieser Art sind an sich bekannt und werden seit langer Zeit verwendet. Der Aufbau der Phasenanschnittsteuerung braucht daher nicht näher er läutert werden. Mit 7 ist eine elektronische Vorschalt einrichtung (Ballasteinrichtung) bezeichnet, die normalerweise in der Leuchte untergebracht ist, in welcher auch die Leuchtstoffröhren angeordnet sind.

Die Einrichtung 7 weist gemäß Fig. 2 einen Filterkreis auf, der eine in Reihe geschaltete Drosselspule 2 und parallel geschaltete Kondensatoren C1 und C2 enthält. Dieser Filterkreis ermöglicht die Verarbeitung der von der Phasenanschnittsteuerung 1 gelieferten Spannung mit abgekappter (abgeschnittener) Wellenform in der Ein richtung 7. Hinter einem Gleichrichter 5 und einem Elektrolyt-Kondensator 6 wird eine Gleichspannung für die Einrichtung 7 erhalten, die von der Einstellung der Phasenanschnittsteuerung 1 abhängt.

Zwischen der Plus- und der Minusklemme (+ und -) der Gleichspannung ist ein Hochfrequenz-Oszillator ange ordnet, der zwei in Reihe geschaltete Transistoren V6 und V7 sowie mit letzteren in Reihe geschaltete Dioden V4 und V5 aufweist. Eine Klemme der Primärwicklung eines Transformators T1 ist an den Verbindungspunkten zwischen den Transistoren V6 und V7 angeschlossen, wäh rend die andere Klemme über Induktionsspulen L1 und L2 zu den Lampenanschlüssen geführt ist. Die Sekundärwick lungen des Transformators T1 sind mit den Basisklemmen der Transistoren V6 und V7 so verbunden, daß sie ent gegengesetzte Steuerspannungen aufnehmen. Wenn einer der Transistoren durchschaltet, sperrt der andere, und umgekehrt. Der eine Lampenanschluß ist über Resonanz kondensatoren C6, C7 sowie über zu letzteren parallel geschaltete Spannungsbegrenzer-Dioden V9 und V8 an die entgegengesetzten Pole der Stromversorgung angeschlos sen. Weiterhin ist zwischen die beiden Anschlüsse jeder Lampe je ein Kondensator C8 bzw. C9 geschaltet, der beim Zünden die Arbeitsfrequenz und die Spannung be stimmt. Im Betrieb bilden dagegen die Kondensatoren C6 und C7 die Haupt-Resonanzkondensatoren. Die mit den An schlüssen der Lampenheizung verbundenen Kondensatoren C8 und C9 besitzen die weitere Aufgabe, daß sie auch im Dauerbetrieb den Heizungen Heizenergie zuführen, die sich zudem mit abnehmendem Lampenstrom erhöht. Hier durch wird eine verlängerte Standzeit der Lampen gewähr leistet.

Die Dioden V4 und V5 sollen aufgrund ihrer Vorspannung die gesamte Durchschaltzeit und den Strom der Transisto ren V6 und V7 reduzieren. Die Schutzdioden V2 und V3 bilden einen Stromweg für den Induktionsstrom, wenn sich beide Transistoren V6 und V7 im Sperrzustand be finden.

Ein Block A1 enthält die im folgenden angegebenen Schaltkreise, die nicht im einzelnen erläutert werden, da sie durch den Fachmann in verschiedenartiger Weise ausgeführt werden können und nicht unmittelbar Gegen stand der Erfindung sind:

- Einen Überspannungs-Überwachungs-PTC-Widerstand;
- eine Betriebssperrschaltung YB für verschiedene Stör fälle;
- Anschlüsse AB, KES für die Oszillator-Startschaltung;
- Anschlüsse L1, L2 der Lampenspannungs-Überwachungsschaltung.

Zusammengefaßt wird damit eine Lösung vorgeschlagen, bei der die an sich bekannte Eingangsspannungssteuerung zusammen mit einer elektronischen Ballasteinrichtung für die Regelung der Intensität einer Leuchtstofflampe bzw. Gasentladungslampe angewandt wird.

Der Phasenanschnittsteuerung 1 zum Abschneiden der Flanke der Speisespannungswellen gemäß Fig. 4 ist ein Filterkreis aus einer Drossel 2 und einem Kondensator 3 nachgeschaltet. Die Drossel 2 kann gemäß Fig. 3 vollständig in die eine Netzstromleitung eingeschaltet oder teilweise zwischen beide Zuleitungen aufgeteilt sein. Dem Gleichrichter 5 ist der große Elektrolytkondensator 6 nachgeschaltet, der als Filterkondensator wirkt und den Lampenschaltkreis 7, 8 mit Strom speist. Der Lampenkreis 7, 8 enthält einen Hochfrequenzgenerator, der den Schaltungsaufbau gemäß Fig. 2 besitzen kann. Andere Arten von an sich bekannten Lampenkreisen mit einem Hochfrequenzgenerator sind gleichfalls anwendbar.

Ein bedeutendes Merkmal der beschriebenen Ausführungsform liegt in dem mit dem Kondensator 3 in Reihe geschalteten Schalter - im vorliegenden Fall ein Triac 4 (bidirektionaler Thyristor) -, welcher den Kondensator 3 aus dem Stromkreis ausschaltet, wenn die Lampe 8 getrennt worden ist oder wenn aus einem anderen Grund der Lampenkreis 7, 8 für den Kondensator 6 eine so kleine Last darstellt, daß der durch Drossel 2 und Kondensator 3 gebildete Resonanzoszillatorkreis im Betrieb der Phasenanschnittsteuerung die Spannung dieses Stromkreises auf einen gefährlich hohen Wert anhebt.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Triac 4 durch einen Transformator 9, 10 angesteuert. Der Trans formator 9, 10 greift den Strom der Lampe S in der Weise ab, daß der normalerweise durchgeschaltete Triac 4 in den Sperrzustand übergeht, wenn der über die Lampe 8 fließende Strom unter einen vorgegebenen Wert ab fällt. Ersichtlicherweise kann anstelle des Triacs 4 ein beliebiger anderer elektrischer Schalter verwendet werden, beispielsweise ein Relais, ein Thyristor mit Diode oder ein anderer Halbleiterschalter oder elektri scher Schalter. Wesentlich ist nur, daß der Kondensator 3 ausreichend vom Stromkreis getrennt wird, sobald der Kondensator 6 durch den Lampenkreis nicht mehr ausrei chend belastet ist. Zu diesem Zweck kann auch eine mit dem Kondensator 3 verbundene Ersatzlast verwendet wer den, z. B. ein mit dem Kondensator 3 in Reihe geschalte ter Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten, dessen Widerstandswert steil ansteigt, wenn der über den Kondensator fließende Strom eine vorbestimmte Größe übersteigt.

Der Triac 4 kann auch in der Weise angesteuert werden, daß er unter der Steuerung des Kondensators 6 öffnet (d. h. der Triac 4 sperrt), wenn die Spannung über den Kondensator 6 aus irgendeinem Grund auf einen uner wünscht großen Wert ansteigt. Mit dieser Ausführungs form wird auch das Stromnetz vor Überspannung ge schützt.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das Schaltbild nach Fig. 1 beschränkt, vielmehr ist sie z. B. auch für den Fall anwendbar, in welchem parallel zum Kondensator 3 eine Kapazität geschaltet ist, die bei getrenntem Kondensator 3 nicht aus dem Stromkreis aus geschaltet ist oder wird.

Claims

1. Schaltungsanordnung zur Steuerung des Stromes einer Entladungslampe, bei der die Entladungslampe an den Ausgang eines Wechselrichters angeschlossen ist, der über einen Gleichrichter und eine Phasenanschnittsteue rung mit einem Wechselstromnetz verbindbar ist, und bei der ein Schaltungsteil vorgesehen ist, das den Betrieb des Wechselrichters an der von der Phasen anschnittsteuerung gelieferten Spannung ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Schaltungsteil ein zwischen der Pha senanschnittsteuerung (1) und dem Gleichrichter (5) angeordnetes Filter, bestehend aus einer mit der Pha senanschnittsteuerung in Reihe geschalteten Drossels pule (2) und einem zum Gleichrichtereingang parallel geschalteten Kondensator (3), und einen weiteren, zum Gleichrichterausgang parallel geschalteten Kon densator (6) aufweist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß dem Kondensator (3) des Filters ein Leistungsbauelement zugeschaltet ist, das den Konden sator (3) dann aus dem Stromkreis herausschaltet, wenn der Ausgangsstrom des Wechselrichters unter eine bestimmte Größe abfällt oder die Spannung über dem am Gleichrichterausgang angeordneten Kondensator (6) eine Sollgröße übersteigt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Leistungsbauelement ein elektroni scher Schalter (4) ist, der mit dem Kondensator (3) des Filters in Reihe liegt.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der elektronische Schalter (4) ein Triac ist, das mittels eines den Ausgangsstrom des Wechselrichters abgreifenden Transformators (9, 10) ansteuerbar ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß dem Kondensator (3) des Filters ein PTC-Widerstand in Reihe geschaltet ist, dessen Wider standswert steil ansteigt, wenn der über den Konden sator (3) des Filters abfließende Strom eine vorbe stimmte Größe übersteigt.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Leistungsbauelement ein dem Konden sator (3) des Filters parallel geschalteter Varistor ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Wechselrichter ein Halbbrücken- Wechselrichter ist und daß den in Reihe geschalteten Transistoren (V6, V7) des Wechselrichters jeweils eine Diode (V4, V5) nachgeordnet und jeweils eine weitere Diode (V2, V3) parallelgeschaltet ist.